802.15.4無線微控制器的整合決策

隨著越來越多的數據通訊採用無線方式，控制功能同樣採用無線技術也就不足為奇了。事實上，這方面的努力已經在無線個人區域網路(WPAN)中的ZigBee和IEEE 802.15.4標準中持續運作多年。現在，無線微控制器及相關產品正開始大量湧進市場，多年的努力也終見成效。

儘管ZigBee和IEEE 802.15.4常被一起提到，但二者並非同義詞。IEEE 802.15.4標準涵蓋了WPAN系統的實體層(PHY)和基本的媒體存取控制層(MAC)。實體層執行於88MHz、915MHz或2.4GHz的擴頻無線鏈路，而MAC層主要提供流程控制、網路組織和數據加密(AES-128)功能。

除了ZigBee 以外，802.15.4標準還可作為多種網路的基礎。ZigBee建立在IEEE 802.15.4的基礎上，增強了MAC層功能，可支援更高網路層，並增加了具備應用類別和介面的網路層。ZigBee還能製作自配置的星型、網狀或叢集樹狀網路，主要針對低數據率的應用，如家庭自動化、工業感測與控制。最新版的規格ZigBee2006現正普遍地在全球獲得採用。

整合決策

半導體供應商在開發無線微控制器時必須決定整合哪幾個網路層。某些供應商可能選擇只建置無線電層(PHY)，而將MAC和ZigBee網路層留下作為通用微控制器中的軟體。有些供應商則會將無線電和MAC層整合在單一晶片上，這種方案還需要第二個應用處理器，但對性能要求較低。

有些公司則開發出了完全整合的元件，這些元件不僅建置了PHY、MAC和ZigBee協議層，而且內建週邊元件，並為應用軟體的建置預留了空間。

在這些方案之間作選擇關係到某方面的權衡折衷。分離式無線方案的支持者認為混合訊號晶片設計中存在電磁干擾的問題，無可避免地會降低RF性能。

支持MAC/RF整合的人則認為這種方案有很高的彈性度，不限制用戶一定要採用ZigBee；然而，它卻也限制了應用處理器在處理加密和其它MAC運作的進行。

單晶片方案的建置成本比多晶片設計更低，但記憶體容量受限卻可能會造成對應用軟體可用資源的限制。不過，MAC和加密功能採用硬體加速後可減少微控制器的軟體開銷，釋放一些資源。

採用MAC/RF和單晶片產品的微控制器供應商通常會為其處理器提供經認證的ZigBee堆疊。對於選擇獨立無線方案的用戶來說，其它公司所提供的堆疊可作為獨立軟體產品使用。

表：適用於多晶片和整合性設計的幾種微控制器、射頻和軟體堆疊。

作者：古韻德